An Adaptive Sparse Haar-Transform Method Using the Fast Fourier Transform for Two-Dimensional Nonlinear Integral Equations: Stability, Error Control, and Numerical Validation

Authors

  • عبد الحكيم نايف مجيد .

DOI:

https://doi.org/10.31185/bsj.Vol23.Iss47.1875

Keywords:

Keywords: Nonlinear integral equations; Two-dimensional problems; Haar wavelets; Sparse spectral methods; Fast Fourier Transform (FFT); Adaptive refinement; Convergence analysis; Computational complexity.

Abstract

     Two-dimensional nonlinear Hammerstein and Fredholm integral equations lead to globally coupled discrete operators, for which direct kernel evaluation requires quadratic arithmetic and storage. This study develops an adaptive sparse Haar–FFT (ASH-FFT) formulation for translation-invariant periodic kernels and for nonperiodic kernels that admit a zero-padded convolution embedding. The algorithm solves a nonlinear equation on an active Haar coefficient set, applying the nonlinear operator and Jacobian–vector products matrix-free on an embedding grid. Under the stated contraction condition , established fixed-point and perturbation arguments are specialized to obtain well-posedness, stability, and a computable residual error certificate; the algorithm-specific analysis then separates the embedding-grid size  from the active coefficient count . One residual or Jacobian–vector product costs  operations and uses  working memory; the reduced expression  applies only to graded/local implementations satisfying . In the reported tests, the piecewise-constant Haar approximation shows first-order behavior: the  error decreases from  to  as  increases from 1,024 to 65,536. A localized nonlinear test retains 10.16% of the coefficients with a relative error of 0.0215%, whereas a weakly singular test retains 82.86%, showing that sparsity is problem dependent. Operator-level FFT speedups over direct circular convolution range from 4.11 to  on the tested grids. Validation also includes a published two-dimensional Haar benchmark, perturbation tests, and a grid-refined neural-field example. The claims are therefore restricted to the stated contraction regime, FFT-embeddable kernels, and the tested grid range.

References

المصادر والمراجع:

 إبراهيم، حسن، تاريخ الدولة الفاطمية في المغرب ومصر وسوريا وبلاد العرب. (1981) ط4، (القاهرة) .

 ابن الأثير، عز الدين أبو الحسن علي بن محمد الشيباني .(1967). الكامل في التاريخ (المجلد 9) تحقيق نخبة من العلماء، ط2، (بيروت) .

 الأدفـوي، كمـال الدين جعفر الشافعي.( 1966). الطالع السعيد الجامع أسماء نجباء الصعيد، تحقيق سعيد محمد حسن، (القاهرة، مطبعة الدار المصرية).

 أمين، محمد. الاوقاف والحياة الاجتماعية في مصر.(1980م ) ط1، (القاهرة).

 ابن أياس، محمد بن احمد الحنفي.(1975). بدائع الزهور في وقائع الدهور، تحقيق محمد مصطفى، (القاهرة) .

 البطائحي، ابن المامون جمال الدين.(1983). نصوص من اخبار مصر، تحقيق أيمن فؤاد سيد، (القاهرة، المعهد العلمي الفرنسي للآثار الشرقية) .

 ابن تغري بردي، ابو المحاسن جمال الدين يوسف.(1953). النجوم الزاهرة في ملوك مصر والقاهرة، تحقيق محمد رمزي ، (القاهرة) .

 ابن جبير، محمد بن احمد.(1964). الرحلة ، رحلة ابن جبير، (بيروت).

 ابن الحاج، أبو عبد الله محمد بن محمد المالكي.(1972). المدخل (المجلد الاول) ط2، (بيروت، دار الكتاب العربي) .

 الحارثي، عدنان محمد.(1988). أثر صلاح الدين الأيوبي على التطور الحضاري والعمراني لمدينة القاهرة ( 564- 589ھ/ 1168- 1193م )، رسالة ماجستير مقدمة الى كلية الشريعة والدراسات الإسلامية،(السعودية، جامعة ام القرى).

 الحنبلي، عبد الحي بن أحمد بن محمد ابن العماد. (1986). شذرات الذهب في اخبار من ذهب، تحقيق محمود الأرناؤوط، ط1، ( دمشق، دار ابن كثير).

 ابن خلكان، شمس الدين أحمد بن محمد.(1972). وفيات الأعيان وإنباء أبناء الزمان(المجلد 3)، تحقيق إحسان عباس، (بيروت) .

 الذهبي، شمس الدين محمد بن أحمد.(2001). سير اعلام النبلاء، ( بيروت، مؤسسة الرسالة) .

 رنسيمان، ستيفن .(بلا ت). تاريخ الحروب الصليبية، ترجمة الباز العريني ، ( بيروت) .

 الزبيدي، محمد بن محمد الحسني.(1888). تاج العروس من جواهر القاموس، (القاهرة) .

 زكي، عبد الرحمن.(1966). القاهرة تاريخها وآثارها من جوهر القائد الى الجبرتي المؤرخ، (القاهرة) .

 سعداوي، نظير حسان.(بلا ت). التاريخ الحربي المصري في عهد صلاح الدين الأيوبي ،(القاهرة) .

 ابن سعيد، علي بن موسى الأندلسي . (1970) . الاغتباط في حلى مدينة الفسطاط، تحقيق زكي محمد حسن وآخرون، (القاهرة) .

 ابو شامة، شهاب الدين عبد الرحمن بن اسماعيل.(1947). الذيل على الروضتين، تحقيق عزت العطار، (القاهرة) .

 ابو شامة، شهاب الدين عبد الرحمن بن اسماعيل.( 1962). الروضتين في أخبار الدولتين النورية والصلاحية، تحقيق محمد حلمي، ( القاهرة) .

 ابن شداد، ابو المحاسن يوسف بن رافع.(1964). النوادر السلطانية والمحاسن اليوسفية، تحقيق جمال الدين الشيال( القاهرة) .

 الصفدي، صلاح الدين خليل بن أيبك بن عبد الله.(بلا ت). الوافي بالوفيات، تحقيق أحمد الأرناؤوط وتركي مصطفى، (بيروت، دار احياء التراث) .

 ضيف، شوقي .(بلا ت). تاريخ الأدب العربي، (القاهرة) .

 عاشور، سعيد عبد الفتاح.(بلا ت). مصر والشام في عصر الأيوبيين والمماليك،(القاهرة) .

 عاكول، مشتاق طالب.(2006). الحركة الفكرية في مصر في العصر الأيوبي (567- 648ھ/ 1151- 1250م ) اطروحة دكتوراة (كلية الاداب، جامعة بغداد) .

 عمارة اليمني، ابو محمد نجم الدين الحكمى.(1897). النكت العصرية في أخبار الوزارة المصرية، تحقيق هرتويغ شالون،(القاهرة) .

 عوض الله، الأمين.(1979). الحياة الاجتماعية في العصر الفاطمي،(جدة).

 الغريب، محمد.(1982). سيولوجيان السكان، (الاسكندرية) .

 غنيم، اسمنت.(1985). الدولة الأيوبية والصليبيون، (الاسكندرية) .

 ابن قاضي شهبة، ابو بكر احمد بن محمد.(بلا ت). الكواكب الدرية في السيرة النورية،تحقيق محمود زايد، (بيروت، دار الجديد) .

 القلقشندي، ابو عباس أحمد بن علي.(1913). صبح الأعشى في صناعة الانشا،(القاهرة).

 ابن كثير، اسماعيل بن عمر.(1966). البداية والنهاية، (بيروت) .

 المقريزي، تقي الدين أحمد بن علي.(1996). اتعاظ الحنفاء بأخـبار الائـمة الفـاطميين الخــلفاء، تحقيق محمد حلمي محمد احمد، (القاهرة) .

 المقريزي، تقي الدين أحمد بن علي.( 1956). السلوك لمعرفة دول الملوك، تحقيق محمد مصطفى زيادة، (القاهرة) .

 المقريزي، تقي الدين أحمد بن علي.( 1854). المواعظ والاعتبار بذكر الخطط والاثار، (القاهرة) .

 ابن ميسر، تاج الدين محمد بن علي.(بلا ت). أخبار مصر، تحقيق ايمن فؤاد سيد،(القاهرة).

 ابن واصل، جمال الدين محمد بن سالم.(1957). مفرج الكروب في أخبار بني أيوب، تحقيق جمال الدين الشيال، (القاهرة) .

Downloads

Published

2026-09-01

Issue

Section

Articles